Оглавление

Предисловие………………………………………………………………….3

Введение……………………………………………………………………...4

1. Базовые термодинамические понятия и законы. Применение

первого и второго закона термодинамики.……………………..…….5

1.1. Принцип сохранения массы, материальный баланс……….......5

1.2. Принцип сохранения энергии. Энергетический баланс……….6

1.3. Принцип возрастания энтропии. Уравнение энтропийного

баланса. Необратимость и затрата работы……………..............7

1.4. Принцип недостижимости абсолютного нуля

термодинамической температуры……………………...…….......8

2. Термодинамические диаграммы и процессы криогенных

систем……………………………………………………………………..10

2.1. Равновесные состояния и фазовые переходы чистых веществ………...10

2.2. Рабочие диаграммы криогенных систем…………………........13

2.3. Равновесные состояния и фазовые переходы бинарных

систем……………………………………..………………………….16

3. Основные процессы для получения низких температур…………..20

3.1. Процессы внешнего и внутреннего охлаждения………………20

3.2. Сжатие реальных газов в обратных термодинамических

циклах………………………………………………………………..22

4. Процессы, сопровождающиеся понижением температуры………..26

4.1. Дросселирование газов, паров и жидкостей…………………...26

4.2. Равновесное адиабатное расширение газа в детандере………28

5. Идеальные циклы криогенных систем……………………………….31

5.1. Криогенное термостатирование………………………………….31

5.2. Криогенное охлаждение…………………………………………..33

5.3. Криогенная конденсация и кристаллизация……………………35

5.4. Ожижение криогенных газов……………………………………..35

5.5. Разделение газовых смесей……………………………………….37

6. Реальные циклы криогенных систем…………………………………41

6.1. Классификация криогенных циклов…………………………….41

6.2. Основные характеристики реальных циклов

низкотемпературных систем……………………………………...43

6.3. Энергетический баланс отдельных ступеней охлаждения…..47

6.4. Ступени охлаждения криогенных систем………………………49

6.4.1. Ступень внешнего охлаждения………………………………..49

6.4.2. Ступень с расширением потока в детандере……….………..51

6.4.3. Ступень с расширением потока в дроссельном

устройстве…………………………………………………..…...52

7. Основные циклы низкотемпературных установок…………………55

7.1. Дроссельные циклы ожижения…………………………………..55

7.1.1. Цикл с простым дросселированием………………………......55

7.1.2. Цикл с предварительным охлаждением и дросселирова-

нием……………………………………………………………….59

7.1.3. Цикл с двойным дросселированием и циркуляцией

части потока……………………………………………………...62

7.1.4. Цикл с двойным дросселированием и предварительным

охлаждением……………………..…………………..………….64

7.2. Комбинированные циклы с дросселированием и

расширением рабочего вещества в детандерах………………..66

7.2.1. Циклы среднего и высокого давления………………………..66

7.2.2. Цикл низкого давления с турбодетандером………………....70

7.2.3. Цикл с расширением в детандере, дросселированием

и предварительным охлаждением…………………………….72

8. Газовые холодильные машины………………………………………..76

9. Разделение газовых смесей…………………………………………….80

9.1 Равновесные составы фаз идеальной системы…………………81

9.2. Процесс ректификации бинарной смеси…………………….....82

9.3. Ректификационная колонна……………………………………....84

9.4. Колонна однократной ректификации……………….…………..86

9.5. Двукратная ректификация………………………………………..88

10. Теплообменные аппараты криогенных установок……………......90

10.1. Особенности теплообменника в криогенных

системах………...................................................................90

10.2. Теплообменные аппараты, их классификация и виды

теплообменных поверхностей…………………………….........91

10.3. Эффективность теплообменников……………………………..92

10.4. Теплоизоляция криогенных систем…………………………....95

Библиографический список……………………………………………..100

Приложение………………………………………………………….........101

УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ

Короткий Игорь Алексеевич